基于CFD的巴歇尔槽进口连接段结构优化与水动力学特性分析

• Published in: Guanʻgai paishui xuebao Vol. 40; no. 2; pp. 77 - 83
• Main Authors: Hu, XU, WU Wenyon, WANG, Zhenhua, QIAO Changlu, WANG Qiuliang
• Format: Journal Article
• Language: Chinese
• Published: Xinxiang City Chinese Academy of Agricultural Sciences (CAAS) Farmland Irrigation Research Institute Editorial Office of Journal of Irrigation and Drainage 01.02.2021; 石河子大学水利建筑工程学院,新疆石河子832000%石河子大学水利建筑工程学院,新疆石河子832000; 中国水利水电科学研究院,北京100048%深圳市水务规划设计院,广东深圳518000
• Subjects: Agricultural production; Energy distribution; Error reduction; External pressure; Flow measurement; Flow rates; Flow velocity; Fluid flow; Hydrodynamics; Hydrosphere; Internal energy; Irrigation; Irrigation districts; Irrigation efficiency; Irrigation water; Liquid phases; Optimization; Phase distribution; Pressure loss; Resource allocation; Software; Upstream; Vapor phases; Velocity; Velocity gradient; Water; Water conservation; Water consumption; Water conveyance; Water flow; Water pressure; Water resources; Water supply; 数值模拟; 测流精度; 巴歇尔槽; 进口连接段
• ISSN: 1672-3317
• DOI: 10.13522/j.cnki.ggps.2020236

【目的】探究巴歇尔槽上游进口连接段最优形式。【方法】采用SolidWorks建模软件对不同进口连接段形式（内接圆弧过渡段、外接圆弧过渡段、直面过渡段、无过渡段）建立物理模型，利用ANSYS18.0软件对模型进行网格划分与数值模拟，运用Tecplot后处理软件，在自由出流情况下，分析不同进口连接段形式对水头损失、水面线、测流误差、流速及压强的变化情况，得出输水效率最高的连接段形式。【结果】采取进口连接段过渡的巴歇尔槽相比无连接段过渡的水流流线更平缓；无连接段过渡的巴歇尔槽局部水头损失最大、内接圆弧过渡段形式巴歇尔槽局部水头损失最小。巴歇尔槽测流精度相对误差随着来流流量的增大而减小；当来流流量为0.01 m3/s时，4种设计方案测流误差分别为：16.3、15.9、15.4、17.7；当来流流量为0.2 m3/s时，4种设计方案测流误差分别为：6、5.9、5.2、5.5。4种设计方案中，直面过渡段形式巴歇尔槽测流精度最高；巴歇尔槽纵剖面速度、压强云图变化梯度明显，流速最大处位于喉道段、静水压强最大处位于上游雍水段。湍动能云图数值最大处位于气相所分布的区域，气相相较于液相具有更强的流动性，分子间的能量交换更加剧烈，内能消耗更大。【结论】测流工作应该在来流流量较大时完成、进口连接段加以衬砌，防止因静水压强导致巴歇尔槽形变而产生测流误差。